工业自动化仪表及过程控制培训教案
2024版工业自动化仪表及过程控制培训教案
目录•工业自动化仪表概述•过程控制基本原理•工业自动化仪表选型与安装调试•过程控制策略设计及优化方法•工业自动化仪表维护保养与故障排除•过程控制系统集成与智能化发展趋势工业自动化仪表概述分类根据测量原理、功能和应用领域等不同角度，工业自动化仪表可分为多种类型，如温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表、分析仪表等。
定义工业自动化仪表是指在工业生产过程中，用于对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表。
定义与分类发展历程及趋势发展历程工业自动化仪表经历了从机械化、电气化到数字化、智能化的发展历程，不断推动着工业生产的自动化和智能化水平提升。
发展趋势未来工业自动化仪表将更加注重高精度、高可靠性、低功耗、多功能集成和智能化发展，同时随着物联网、大数据等技术的融合应用，工业自动化仪表将实现更加广泛的互联互通和智能化应用。
应用领域与市场需求应用领域工业自动化仪表广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织等各个工业领域，是实现工业生产自动化和智能化的重要基础。
市场需求随着工业生产的不断发展和技术进步，工业自动化仪表市场需求不断增长。
未来市场将更加注重产品品质、技术创新和服务质量等方面的竞争。
同时，随着国家对于环保和节能减排政策的不断加强，工业自动化仪表在环保监测和能源计量等领域的需求也将不断增长。
过程控制基本原理过程控制概念及目标过程控制定义过程控制是对工业生产过程中的各种工艺参数进行实时检测、调节和控制，以确保生产过程的稳定、高效和安全。
过程控制目标实现生产过程的自动化、智能化和优化，提高产品质量、降低能耗和减少环境污染。
被控对象指需要控制的工艺参数或设备，如温度、压力、流量等。
测量变送器将被控对象的参数转换为标准信号，如温度变送器、压力变送器等。
控制器接收测量变送器的信号，根据设定的控制规律进行计算，并输出控制信号。
执行器接收控制器的输出信号，对被控对象进行调节或控制，如阀门、电动机等。
过程控制系统组成要素过程控制性能指标评价方法01静态性能指标包括稳态误差、静态精度等，反映系统稳态性能的好坏。
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT165页)
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综
合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
《过程控制与自动化仪表》—教学教案
《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。
输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。
闭环控制又称为反馈控制。
如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。
控制系统中一般采用负反馈方式。
输入量与反馈量之差称为偏差信号。
系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。
案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。
（2）被控对象复杂多样，通用控制系统难以设计。
（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高。
（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制。
（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。
开环和闭环的特点。
80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。
（1）被控对象：又称为被控过程。
它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。
（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
（3）控制器：又称为调节器。
其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。
（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。
系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。
（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
过程控制与自动化仪表教学设计
过程控制与自动化仪表教学设计背景介绍过程控制与自动化仪表主要用于工业领域中的自动化生产控制过程中，通过仪表测量和控制来实现生产自动化管理。
因此该领域的人才非常稀缺，且在目前的技术变革中，亟需培养更多实践操作的专业人才。
据此，我们开始进行过程控制与自动化仪表课程设计。
教学目标•理解过程控制的基本概念和原理；•掌握自动化仪表的结构和原理；•学习使用自动化仪表的技术方法和步骤；•培养学生自我学习和实践操作的能力。
课程内容•过程控制基础知识介绍：包括过程控制定义、分类、控制对象、控制系统、反馈控制等基础知识；•仪表基础知识介绍：包括仪表的分类、特点、结构、使用说明以及校验方法等基础知识；•传感器与执行机构：包括传感器原理、类型、特点以及执行机构原理、构造和使用等；•仪表信号处理技术：涵盖传感器输出信号处理、信号调理与放大、数字化技术原理以及信号调制和变换等；•自动化控制：详细介绍闭环控制、开环控制、PID控制、自适应控制等方法和工业控制的核心技术。
教学方式本课程采取“理论学习+实验操作”相结合的教学方式，前期讲授理论知识，后期进行实验操作。
特别是在实验操作中，通过让学生使用仪器设备进行实际工作，提高学生的实践操作能力、分析问题的能力和创新思维。
课程评估方式•实验报告，记录实验操作过程中发现的问题和解决方案；•课堂小测验，测试学生对理论知识的掌握程度；•过程考核，考核学生对自动化仪表的掌握程度；•期末成绩，由理论考试和实验操作综合评估得出。
总结过程控制与自动化仪表已经成为现代工业生产的重要组成部分，通过本课程培养出高素质、应用型人才至关重要。
因此我们将不断完善课程内容和教学方法，全面提升学生成为实践操作的掌握者和优秀的自动化生产专业人才。
《过程监控与自动化仪表》—教学教案
《过程监控与自动化仪表》—教学教案过程监控与自动化仪表—教学教案一、教学目标本教学教案旨在帮助学生掌握以下内容：1. 了解过程监控和自动化仪表的基本概念；2. 熟悉过程监控和自动化仪表的应用领域；3. 掌握过程监控和自动化仪表的基本原理和技术；4. 学会使用过程监控和自动化仪表进行实际应用。
二、教学内容1. 过程监控的概念和应用- 过程监控的定义和基本原理；- 过程监控在工业生产中的应用；- 过程监控的常用方法和技术。
2. 自动化仪表的基本原理和技术- 自动化仪表的定义和分类；- 自动化仪表的工作原理；- 常见的自动化仪表技术和应用案例。
3. 过程监控与自动化仪表的关系- 过程监控与自动化仪表的联系和区别；- 过程监控与自动化仪表的协同工作原理；- 过程监控与自动化仪表在工业生产中的综合应用。
4. 实际应用案例分析- 选取一个实际的工业生产案例，对其进行过程监控和自动化仪表的应用分析；- 探讨过程监控和自动化仪表在该案例中的优势和挑战；- 提出改进建议和解决方案。
三、教学方法1. 理论教学：通过授课讲解过程监控和自动化仪表的基本概念、原理和技术。
2. 实践操作：安排学生进行过程监控与自动化仪表相关的实际操作，加强学生的实际操作能力。
3. 案例分析：通过分析实际应用案例，帮助学生更好地理解和应用过程监控和自动化仪表。
四、教学评价1. 课堂表现：学生在课堂上的积极参与、思维表达和问题解决能力。
2. 实践成果：学生在实践操作和案例分析中的表现和成果。
3. 研究报告：学生根据实际应用案例撰写的研究报告。
五、教学资源1. 教材：过程监控与自动化仪表教材。
2. 实验室设备：提供相关的实验室设备和工具供学生实践操作。
3. 案例资料：准备实际工业生产案例的相关资料供学生分析。
六、教学进度安排1. 第一周：介绍过程监控的概念和应用。
2. 第二周：介绍自动化仪表的基本原理和技术。
3. 第三周：讲解过程监控与自动化仪表的关系与协同工作原理。
工业自动化仪表课程设计
工业自动化仪表课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握工业自动化仪表的基本原理、结构、功能和应用，培养学生具备工业自动化仪表的安装、调试、维护和故障处理的能力。
具体分解为以下三个层面：1.知识目标：使学生了解工业自动化仪表的分类、原理、结构、功能和性能，理解工业自动化仪表在现代工业生产中的应用，掌握工业自动化仪表的安装、调试、维护和故障处理的基本方法。
2.技能目标：培养学生具备工业自动化仪表选型、安装、调试、维护和故障处理的能力，使学生能够独立完成工业自动化仪表相关项目的设计和实施。
3.情感态度价值观目标：培养学生对工业自动化仪表行业的热爱和敬业精神，使学生认识到工业自动化仪表在现代工业生产中的重要地位，增强学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括工业自动化仪表的基本原理、结构、功能和应用，具体涵盖以下几个方面：1.工业自动化仪表的分类和原理：温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、成分分析仪表等。
2.工业自动化仪表的结构和功能：传感器、变送器、显示器、执行器等。
3.工业自动化仪表的应用：自动化控制系统、工业过程检测与控制、自动化仪表在典型行业中的应用等。
4.工业自动化仪表的安装、调试、维护和故障处理：仪表选型、安装位置、安装方式、调试方法、维护注意事项、故障诊断与处理等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，主要包括：1.讲授法：系统地传授工业自动化仪表的基本原理、结构和功能，使学生掌握相关理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解工业自动化仪表在实际工程中的应用和解决问题的能力。
3.实验法：学生进行实际操作，使学生掌握工业自动化仪表的安装、调试、维护和故障处理方法。
4.讨论法：学生针对实际问题进行讨论，培养学生的思辨能力和团队协作精神。
四、教学资源为了保证教学质量和效果，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
自动化仪表与过程控制课程设计 (2)
自动化仪表与过程控制课程设计课程背景自动化仪表与过程控制是现代工业制造过程中不可或缺的技术手段之一。
通过自动化仪表和过程控制技术，可以实现工业制造过程的自动控制和优化，提高工业生产效率和产品质量。
本课程旨在通过理论讲解和实际操作，让学生了解自动化仪表和过程控制的相关概念、原理和应用，并通过课程设计的实践环节，培养学生的自主探究能力和技术应用能力。
课程设计目标本次自动化仪表与过程控制课程设计的目标是让学生了解PID控制器的基本原理和应用，通过选定的温度控制实验任务，进行自主开发和设计，了解PID控制器在工业生产过程中的重要性。
课程设计内容本次课程设计主要分为理论部分和实习部分两个环节，其中理论部分主要介绍PID控制器的基本概念、工作原理、控制参数的选取方法等，实习部分则是让学生通过选定的温度控制实验，进行自主开发和设计，加深对PID控制器的了解和应用技能。
理论部分第一部分：PID控制器概述主要介绍PID控制器的基本概念、工作原理、特点和常见应用场景。
第二部分：PID控制器的工作原理详细讲解PID控制器的控制过程和控制原理，并了解三个参数的具体含义，分析如何选择最佳控制参数。
第三部分：PID控制器参数调节方法介绍PID控制器参数调节的方法和技巧，并通过实例讲解如何选择合适的控制参数。
第四部分：PID控制器应用案例通过实际案例介绍PID控制器的应用场景和效果。
实习部分第一部分：实验背景和目的介绍本次温度控制实验的背景和目的，指导实验参与者明确实验任务和要求。
第二部分：实验方案设计通过实验方案设计，让学生了解自动控制和过程控制的实际应用场景，在实践中学习PID控制器的具体应用。
第三部分：实验过程操作指导学生进行实验操作，加深对PID控制器的理解和掌握控制技能。
第四部分：实验结果分析让学生自行进行实验结果分析，掌握数据处理和实验结果分析的方法和技巧，加深对PID控制器的理解和应用技能。
总结通过本次自动化仪表与过程控制课程设计，让学生从理论到实践，深入了解了PID控制器的基本原理和应用，加强了对自动化仪表和过程控制技术的理解和应用，为学生的未来工业生产控制探索奠定了扎实的技术基础。
《自动化仪表与过程控制》课程教案
大学教案(首页)院(系)：电子工程教研室(系)：自动化大学教案学时：2学时：4学时：4大学教案学时：2本章思考题和习题习题：1-5思考题：哪一种形式的仪表是根据压电效应实现压力测量的思考题：电容式差压变送器测量部分如图所示，问其中哪部分是作为测量膜片的电容动极片？主要参考资料范玉久.《化工测量及仪表》.化学工业出版社吴九辅.《现代工程检测及仪表》.石油工业出版社侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社天津大学化工学院主编.《注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》. 天津大学出版社.备注大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2本章思考题和习题某流量自动控制系统，用纯比例控制器进行控制。
图示为采用不同比例度时系统的过渡过程（其中曲线b、c为比较满意的控制结果）。
试判断四条过渡过程曲线中哪一条对应的比例度最大？A 曲线aB 曲线bC 曲线cD 曲线d主要参考资料历玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社赵玉珠，《测量仪表与自动化》，石油大学出版社张宝芬，《自动检测技术及仪表控制系统》，化学工业出版社周泽魁，《控制仪表与计算机控制装置》，化学工业出版社康光华，《电子技术基础》，高等教育出版社备注大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2本章思考题和习题习题：4-3，4-5思考题：图为贮罐液位控制系统，为安全起见，贮罐内液体严禁溢出。
当选择流出量Q 为操纵变量时，其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向？（A）气关式、正作用（B）气开式、正作用（C）气关式、反作用（D）气开式、反作用主要参考资料历玉鸣.《化工仪表自动化》.第三版. 化学工业出版社吴九辅.《仪表控制系统》.石油工业出版社刘巨良.《过程控制仪表》.化学工业出版社侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社天津大学化工学院主编《.注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》. 天津大学出版社.备注大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：2大学教案学时：241。
自动化仪表与过程控制教学计划书模板
《工业自动化仪表与过程控制》教学计划书教学计划说明一、课程的目的与任务《自动化仪表及过程控制》是自动化专业的重要专业课。
本课程在系统简明的阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上，同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。
识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。
二、课程的基本要求本课程的理论性与实践性都很强，因此，在教学方法上采用课堂讲授、课后自学、课堂讨论等方式。
教师在课堂上应对基本原理概念等进行必要的讲授，并对其中的重点难点做较详细的论述。
讲课中应当理论联系实际，以加深学生对有关概念、理论和方法的理解。
中应当理论联系实际，以加深学生对有关概念、理论和方法的理解。
三、与其他课程的联系与分工四、课程的内容与学时分配序号序号 章节内容章节内容总学时数总学时数课堂讲授课堂讲授 学时数学时数 实训时数实训时数一 绪论2 2 0 二 第1章 检测技术的基本知识 8 8 0 三 第2章 检测仪表 8 8 0 四 第3章 显示仪表 6 6 0 五 第4章 自动调节仪表 8 8 0 六 第5章 执行器5 5 0 七 第6章 自动控制系统的基本概念 8 8 0 八 第7章 简单过程控制系统5 5 0 九 第8章 复杂过程控制系统6 6 0 十第9章 典型工业生产过程控制系统6 6 0 五、本课程的性质及适应对象教学计划一 绪论（绪论（绪论（22课时）课时）应知：应知：1.1.1.自动化仪表的概念及其发展。
自动化仪表的概念及其发展。
自动化仪表的概念及其发展。
应会：应会：1.1.1.自动化仪表的基本性能指标。
自动化仪表的基本性能指标。
自动化仪表的基本性能指标。
二、（8 8 课时）课时）课时）应知：应知：1.1. 检测仪表的分类与组成检测仪表的分类与组成 2. 检测仪表的品质指标检测仪表的品质指标 3. 测量误差及误差分析测量误差及误差分析 4. 测量结果的数据处理测量结果的数据处理 应会：应会：1.1. 系统误差的消除方法系统误差的消除方法 2. 2. 检测仪表的分类与组成检测仪表的分类与组成检测仪表的分类与组成3. 绝对误差、相对误差、剩余误差绝对误差、相对误差、剩余误差 三、（8 8 课时）课时）课时）应知：应知：1.1. 温度检测及仪表温度检测及仪表 2. 压力检测及仪表压力检测及仪表 3. 流量检测及仪表流量检测及仪表 4. 物位检测及仪表物位检测及仪表 应会：应会：1.1. 温度测量仪表的种类及适用场合温度测量仪表的种类及适用场合2. 常用的热电偶以及所配用的补偿导线常用的热电偶以及所配用的补偿导线3. 热电偶测温时要进行冷端温度补偿热电偶测温时要进行冷端温度补偿4. 测压仪表的类型及原理测压仪表的类型及原理5. 物位测量的意义物位测量的意义四、（6课时）课时）应知：应知：1.1. 模拟式显示仪表模拟式显示仪表 2. 数字式显示仪表数字式显示仪表 应会：应会：1.1. 动圈式显示仪表的工作原理动圈式显示仪表的工作原理2. 自动平衡式显示与记录仪表在测量上的区别3. 逐次逼近型A/D 转换器的工作原理转换器的工作原理 五、（8课时）课时）应知：应知：1.1. 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 2. 模拟式控制器模拟式控制器 3. 数字式控制器数字式控制器 应会：应会：1.1. 控制器的控制规律控制器的控制规律2. 双位控制规律的优缺点双位控制规律的优缺点3. 比例、积分、微分控制规律各自的特点4. 可编程序调节器的功能与特点可编程序调节器的功能与特点5. DDZ-DDZ-Ⅲ型基型控制器的组成及各部分的作用Ⅲ型基型控制器的组成及各部分的作用 六、（5课时）课时）应知：应知：1.1. 气动执行器气动执行器 2. 电动执行器电动执行器3. 电-气转换器及电气转换器及电--气阀门定位器气阀门定位器应会：应会：1.1. 气动执行器的组成及各部分作用气动执行器的组成及各部分作用 2. 常用的控制阀理想流量特性常用的控制阀理想流量特性 3. 控制阀的结构及适用场合控制阀的结构及适用场合4. 电-气转换器的用途与工作原理气转换器的用途与工作原理 七、（8课时）课时）应知：应知：1.1. 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 2. 工业自动化的主要内容工业自动化的主要内容 3. 自动控制系统的方框图4. 自动控制的过渡过程和品质指标自动控制的过渡过程和品质指标 应会：应会：1.1. 会画自动控制系统的方框图会画自动控制系统的方框图2. 测量变送器、控制器、执行器的作用测量变送器、控制器、执行器的作用3. 自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标 八、（5课时）课时）应知：应知：1.1. 简单控制系统的结构与组成简单控制系统的结构与组成 2. 被控变量、操纵变量的选择被控变量、操纵变量的选择 3. 测量元件特性的影响测量元件特性的影响 4. 控制器参数的工程整定控制器参数的工程整定 应会：应会：1.1. 会画简单控制系统的方框图会画简单控制系统的方框图 2. 被控变量的选用原则被控变量的选用原则 3. 控制器的作用方向、怎么选择控制器的作用方向、怎么选择 4. 操纵变量的选用原则操纵变量的选用原则 九、（6课时）课时）应知：应知：1.1. 串级控制系统串级控制系统 2. 比值控制系统比值控制系统 3. 前馈控制系统前馈控制系统 4. 多冲量控制系统多冲量控制系统 应会：应会：1.1. 会画一般串级控制系统的典型方框图会画一般串级控制系统的典型方框图 2. 串级控制系统中主、副变量的选择串级控制系统中主、副变量的选择 3. 前馈前馈--反馈控制系统的适用场合反馈控制系统的适用场合十、（6课时）课时）应知：应知：1.1. 传热设备的控制传热设备的控制 2. 精馏过程的控制精馏过程的控制3. 流体输送设备的控制流体输送设备的控制4. 化学反应器的控制化学反应器的控制 应会：应会：1.1. 加热炉的控制方案加热炉的控制方案2. 离心泵的流量控制方案离心泵的流量控制方案化学反应器对自动控制的基本要求3.化学反应器对自动控制的基本要求纸料配浆比值控制方案4.纸料配浆比值控制方案建议选用教材和参考书目，电子工业出版社。
工业自动化仪表与过程控制课程教学大纲(精)
《工业自动化仪表与过程控制》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：AU3062、课程名称（中/英文）：自动化仪表及DCSAutomation Instrument and DCS3、学时/学分：36学时/2学分4、先修课程：检测技术5、面向对象：本科三年级学生6、开课院（系）、教研室：自动控制教研室7、教材、教学参考书：自动化仪表与过程控制、施仁、电子工业出版社、2003.03二、本课程的性质和任务自动化仪表与过程控制课程是电气自动化专业的一门专业技术课程，是一门与实践联系密切的课程之一。
本课程的任务是使考生明白仪表是实现生产过程自动化的重要技术工具，从而使考生获得自动化仪表与过程控制的基本知识、基本理论和分析使用方法，初步具有调节系统、复杂调节系统的结构选型以及自动调节系统的设计，分析能力。
三、本课程教学内容和基本要求第一章讲述电动单元组合仪表的分类、自动化仪表的基本技术指标，掌握各种自动化仪表工作原理。
第二章讲述调节器的结构和工作原理，PID调节器的阶跃响应和频率特性。
第三章讲述执行器的组成和功能及防爆栅的基本工作原理。
第四章讲述集散控制系统的发展及组成、内部仪表简介和缓冲罐选择控制组态。
第七章讲述各种复杂调节系统的设计。
第八章讲述自动调节系统在生产过程中的应用举例。
四、实验（上机）内容和基本要求本学期未安排实验，拟组织一次公司展示和参观讲解(ABB)。
安排一次校内实验演示。
五、对学生能力培养的要求掌握检测仪表、调节器、执行器及防爆栅的组成，工作原理、性能特点和使用方法。
掌握调节对象的动特性、测试方法和数据处理技术。
在了解对象特性基础上，根据过程控制系统设计要求，选择相应检测仪表、调节器、执行器组成一个单元组合仪表的控制系统。
掌握过程控制系统的设计方法和系统参数整定方法。
六、其它说明起草者：王林审阅者：田作华。
化工自动化及仪表电子教案过程控制仪表与装置
第三章过程控制仪表与装置教学要求：掌握基本控制规律的数学表示形式掌握基本控制规律对过渡过程的影响掌握气动、电动执行器的组成和特点了解 DDZ-Ⅲ控制器的组成及特性掌握工作流量特性和理想流量特性掌握执行器的选型、气开气闭方式的选择了解可编程控制器的编程方法了解可编程控制器的组成、工作过程重点：基本控制规律对过渡过程的影响理想流量特性执行器气开、气闭方式的选择难点：基本控制规律对过渡过程的影响直线流量特性分析执行器气开、气闭方式的正确选择§３.1 概述一、过程控制仪表与装置的分类和特点控制仪表------控制器、执行器、运算器以及可编程控制器等。
按所用能源分类：气动、电动、液动等。
电动仪表和气动仪表应用的最多。
按信号类型分类：模拟式和数字式两种。
气动控制仪表的特点。
电动控制仪表的特点。
模拟式传输信号通常为连续变化的模拟量，其线路简单，操作方便，价格较低模拟式仪表：基地式单元组合式组件组装式仪表数字式传输信号为断续变化的数字量。
现场级数字仪表可编程调节器可编程控制器二、信号制及供电方式气动控制仪表：～的模拟气压信号，作为仪表间的标准联络信号。
电动控制仪表：0～10mA（DC）电流信号作为电动Ⅱ型仪表的统一标准联络信号， 4～20mA（DC）电流信号和1～5V（DC）电压信号确定为过程控制系统中电动Ⅲ型仪表统一标准的模拟信号。
电动仪表信号之间的传输方式是：进出控制室的传输信号采用电流信号，控制室内部各仪表间联络信号采用电压信号，电动仪表的供电方式有交流供电和直流集中供电两种形式。
§基本控制规律及其对控制过程的影响一、基本控制规律概述1. 控制规律概述控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号随时间变化的规律。
正作用控制器：输入e 与输出Δy 的变化方向相同； 反作用控制器：输入e 与输出Δy 变化方向相反。
本节中以正作用的控制器为例进行研究。
工程实际中应用最广泛的控制规律为比例（P ）、积分（I ）、微分（D ）控制规律，简称PID 控制规律，各种控制器的运算规律均由这些基本控制规律组合而成。
2024版自动化仪表与过程控制培训教材
01
反馈控制原理
将被控变量的测量值与设定值进 行比较，根据偏差进行调节，使
被控变量稳定在设定值附近。
02
前馈控制原理
根据扰动量的大小和方向，提前 对系统进行调节，以减小或消除
扰动对被控变量的影响。
03
过程控制方法
包括PID控制、模糊控制、神经 网络控制等，根据被控对象的特 点和控制要求选择合适的控制方
制定维护保养计划表
将维护保养内容按照周期进行排列， 形成计划表，方便执行和检查。
明确维护保养内容
包括仪表的清洁、润滑、紧固、调整 以及防腐等。
常见故障类型及诊断方法
01
仪表无指示或指示异常
检查电源、信号线路、传感器 等是否正常，判断是否为仪表
内部故障。
02
仪表控制失灵
检查控制阀门、执行器等是否 正常，判断是否为控制系统故
自动化仪表与过程控制培训教 材
目录
• 自动化仪表概述 • 过程控制基本原理 • 自动化仪表选型与安装 • 过程控制系统设计与实施 • 自动化仪表维护与故障排除
目录
• 过程控制系统优化与升级 • 培训教材编写与使用方法
01
自动化仪表概述
自动化仪表定义与分类
01
自动化仪表定义
02
自动化仪表分类
自动化仪表是一种能够自动完成测量、控制、显示、记录等功能的设 备，广泛应用于各种工业自动化领域。
性能评估模型构建
03
基于数据分析，构建性能评估模型，对系统性能进行量化评估。
优化策略制定及实施效果评估
1 2
瓶颈分析 针对系统性能瓶颈，进行深入剖析，找出制约因 素。
优化方案制定 根据瓶颈分析结果，制定针对性的优化方案。
工业自动化仪表课程设计
工业自动化仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解工业自动化仪表的基本概念、分类及工作原理；2. 掌握常用传感器、执行器的结构、功能及应用；3. 了解工业自动化控制系统的组成、原理及其在工业生产中的应用。
技能目标：1. 能够正确选择、安装和使用工业自动化仪表；2. 学会使用相关软件对工业自动化控制系统进行设计与仿真；3. 培养学生分析、解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工业自动化仪表及控制技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 增强学生的工程意识，认识工业自动化技术在我国经济发展中的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课，旨在培养学生掌握工业自动化仪表及控制系统的基本知识和技能。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础和自动化相关知识，具有较强的动手能力和一定的创新能力。
教学要求：结合实际工程案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和工程应用能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 工业自动化仪表概述：介绍工业自动化仪表的定义、分类、发展及应用领域，对应教材第一章内容。
- 仪表的分类及特点- 工业自动化仪表的发展趋势2. 常用传感器及其应用：讲解各类传感器的原理、结构、功能及应用，对应教材第二章内容。
- 电阻传感器- 电容传感器- 电感传感器- 磁电传感器- 光电传感器- 超声波传感器3. 执行器及其应用：介绍各种执行器的结构、原理及应用，对应教材第三章内容。
- 电动执行器- 气动执行器- 液动执行器4. 工业自动化控制系统：分析工业自动化控制系统的组成、原理及在各行业的应用，对应教材第四章内容。
- 控制系统基本原理- 控制器及其工作原理- 工业控制网络- 典型工业自动化控制系统案例5. 工业自动化仪表的安装与调试：讲解工业自动化仪表的安装、调试及维护方法，对应教材第五章内容。
工业控制及自动化仪表基础知识培训
工业控制及自动化仪表基础知识培训教学内容：本节课主要讲解工业控制及自动化仪表的基础知识。
教材的章节为《工业自动化控制系统》的第一章，详细内容包括：工业自动化控制系统的基本概念、分类及组成，自动化仪表的分类、作用及基本原理，传感器的基本概念、分类及应用。
教学目标：1. 使学生了解工业自动化控制系统的基本概念、分类及组成，理解自动化仪表的分类、作用及基本原理，掌握传感器的基本概念、分类及应用。
2. 培养学生运用自动化仪表和传感器进行实际工程问题的分析和解决能力。
3. 提高学生对工业自动化及自动化仪表的兴趣和认识，培养学生的创新意识和实践能力。
教学难点与重点：重点：工业自动化控制系统的基本概念、分类及组成，自动化仪表的分类、作用及基本原理，传感器的基本概念、分类及应用。
难点：工业自动化控制系统的具体工作原理，自动化仪表和传感器的选用及安装调试。
教具与学具准备：教具：PPT、黑板、粉笔、教学视频设备。
学具：教材、笔记本、文具。
教学过程：一、实践情景引入（5分钟）通过展示一段工业生产过程的视频，让学生了解工业自动化控制系统在实际生产中的应用，引出本节课的主题。
二、知识讲解（15分钟）1. 工业自动化控制系统的基本概念、分类及组成。
2. 自动化仪表的分类、作用及基本原理。
3. 传感器的基本概念、分类及应用。
三、例题讲解（10分钟）以一个具体的工业自动化控制系统的实例为例，讲解其工作原理，让学生更好地理解所学知识。
四、随堂练习（5分钟）布置几道有关工业控制及自动化仪表的练习题，让学生当场解答，检验学习效果。
五、板书设计（5分钟）将本节课的重点内容进行板书，帮助学生梳理知识点。
六、作业设计（5分钟）1. 课后阅读资料：让学生阅读有关工业控制及自动化仪表的教材或资料，加深对知识点的理解。
2. 课后练习题：布置几道有关工业控制及自动化仪表的练习题，巩固所学知识。
课后反思及拓展延伸：本节课通过实践情景引入，让学生了解工业自动化控制系统在实际生产中的应用，激发学生的学习兴趣。
工业自动化仪表与过程控制教学设计
工业自动化仪表与过程控制教学设计引言工业自动化仪表和过程控制是现代制造业不可或缺的重要组成部分，它通常被用来实现生产过程的自动化控制、监测、调节与优化。
本文将介绍一种基于实践教育模式的工业自动化仪表与过程控制教学设计，旨在更好地促进学生对于该领域的理解和实践能力的提升。
设计目标本科生工业自动化仪表与过程控制实践课程的课程设计目标包括：1.让学生学习掌握传感器、执行器等自动控制元件的基本原理和工作机理；2.让学生了解自动控制技术的基本理论，包括反馈控制、模糊控制、神经网络、PID控制等；3.提高学生的自动控制设计与调试能力，了解系统的工作过程，包括温度、液位、流量控制等；4.增强学生的团队协作能力和工程实践能力。
为了达到以上目标，设计了以下课程内容。
课程内容课程前期在课程前期，学生需要通过课程的自学和答疑，掌握自动控制理论和工作原理，以便更好地理解下一步的实践课程。
课程前期通过教学视频、教学材料等方式进行自主学习，建议学生在学习过程中积极思考，参与探讨或在线答疑。
课程中期在课程中期，学生将进入实践教学环节，主要包括：1.意识系统的控制需求，实验室内进行基础的控制电路组装与调试。
2.通过实验的过程，学生能够了解系统的工作原理，理解控制过程中的各项参数，包括组态软件使用、调试、控制循环的设计、采集和控制循环的实现等。
3.在这个阶段，学生通过自学和小组合作完成小型自动化项目，如温度、液位、流量等的控制实践。
通过项目实践，逐步提高学生的实践技能和团队协作能力。
课程后期在课程后期，学生将实施自主开发项目，如基于PLC控制系统的流水线自动化控制系统的设计，以及相关控制系统的维护与调试等。
该阶段强化了团队合作的重要性，有助于学生更好地将所学应用到实际中，提高工程实践能力和综合素质。
教学模式本课程采用基于理论和实践相结合的教育方法，“教师-学生参与式互动教学法”，即教师既是知识传授者，还是学生探究者培养者。
教师会把最基础的工业自动化仪表原理讲解给学生，鼓励学生自学和自我实践探索，同时对学生提出问题和疑惑，鼓励学生进行交流和讨论，并在此基础上，提出新的问题和疑惑。
《过程控制与自动化仪表》—教学教案
《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。
输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。
闭环控制又称为反馈控制。
如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。
控制系统中一般采用负反馈方式。
输入量与反馈量之差称为偏差信号。
系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。
案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。
（2）被控对象复杂多样，通用控制系统难以设计。
（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高。
（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制。
（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。
开环和闭环的特点。
80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。
（1）被控对象：又称为被控过程。
它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。
（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
（3）控制器：又称为调节器。
其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。
（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。
系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。
（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
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路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
流量测量(Flow Measuring)
流量的概念
瞬时流量： 体积流量Q
累计流量： 体积总量
质量流量Qm Qm＝ρQ
质量总量
流量测量仪表
常见工业流量测量仪表
流量计、质量流量计、计量表
流量测量原理：
节流式、速度式、容积式、电磁式、 质量式、超声式等
Q
电远传转子流量计
差动变压器工作原理
转子流量计
粘度补偿型带 玻璃视窗的金 属转子流量控
制器VKG
粘度补偿型全 金属转子流量 控制器VKA
容积式流量计
腰轮流量计 Roots Flow Meter
容积式流量计：
椭齿流量计 Elliptic Gears Flow meter
Q4nV0
容积式流量计
靶式流量计
Target Flow meter
靶式流量计
Qv A0v A0ka
2gF
Ad
ka — 为流量系数 , ka
1 k
转子流量计
Rotameter
Q h 2 gV t f fA
F0
2 P
Q
转子流量计
Rotameter
Q h 2 gV t f fA
F0
2 P
a. 和差压线成性关系 b. 和差压成反比 c. 和差压平方根成正比 d. 和差压平方成正比
答：
流量测量
练习：在差压流量测量原理，在测量时中，被测流 量与压差成什么关系？
答： c
QF0
2
(P1P2)K P
流量测量
练习：下列哪些因素会造成差压流量测量的误差？ a.孔板长期使用，开孔有磨损； b.更换其它尺寸导压管； c.被测介质比重变化； d.被测介质温度变化； e.更换不同比重隔离液。
气体腰轮流量计
涡轮流量计
Turbine Flow Meter
电磁流量计(Magnetic Flow Meter)
电磁流量计
Ex
KQ4K'BQ
D
涡街流量计
Q
超声流量计
超声流量计
其它流量计
挡板流量计
动压管流量计
皮托管流量计
刮板流量计
弯管流量计
活塞流量计
托马斯流量计
热量式流量计
角动量质量流量计 涡轮转矩质量流量计
答：
流量测量
练习：在安装转子流量计时，下列各项中哪一个 为准确注意事项？
a. 必须垂直安装, 且流体须是从下方进入,从上方流出。 b. 必须垂直安装, 且流体须是从上方进入,从下方流出。 c. 必须垂直安装, 对流向没有要求。 d. 垂直安装, 又可水平安装,视方便而定。
答： a
流量测量
练习：在差压流量测量原理，在测量时中，被测 流量与压差成什么关系？
科里奥利质量流量计 ……..
流量测量
练习：在安装转子流量计时，下列各项中哪一个 为正确的注意事项？
a. 必须垂直安装, 且流体须是从下方进入,从上方流出。 b. 必须垂直安装, 且流体须是从上方进入,从下方流出。 c. 必须垂直安装, 对流向没有要求。 d. 垂直安装, 又可水平安装,视方便而定。
节流式流量计：测量过程
流量公式
QF0 2(P1P2)K P
差压流量计测量原理
差压流量计 测量Байду номын сангаас理
QF0
2
(P1
P2)
节流式流量计: 节流装置
标准孔板(Orifice Plate)
节流式流量计: 节流装置
标准喷嘴(Nozzle)
文丘里管(Venturi Tube)
差压流量计的安装与使用
差压计三阀组示安装意图
流量测量
练习：下列哪些因素会造成差压流量测量的误差？ a.孔板长期使用，开孔有磨损； b.更换其它尺寸导压管； c.被测介质比重变化； d.被测介质温度变化； e.更换不同比重隔离液。
答： a, c, d